Способы и средства тушения шахтных пожаров

Все способы и тактические приемы тушения пожаров сводятся к прекращению доступа кислорода к горящим материалам и снижению их температуры, а при подземном пожаре - еще и к снижению температуры окружающих пород до пределов, исключающих повторное возгорание.

Активные способы заключаются в непосредственном воздействии на очаг пожара огнегасительными веществами как непосредственно в месте его образования, так и при выемке горящих масс из очага пожара. Непосредственное воздействие на очаг пожара осуществляется со стороны поступающей струи воздуха прямым или дистанционным (с безопасного расстояния) воздействием. Активные способы обычно применяют в начальный период развития пожара, а также во всех случаях, когда очаг доступен для непосредственного тушения и для этого имеются в достаточном количестве силы и средства пожаротушения.

Способ изоляции заключается в прекращении притока свежего воздуха к очагу пожара путем возведения в горных выработках изоляционных перемычек, рубашек, покрытий и др. К изоляции прибегают в случаях, когда очаг пожара находится в месте, не доступном для непосредственного воздействия на него огнегасительными вешествами, а также в тех случаях, когда при бурно развивающемся пожаре на месте нет достаточных сил и средств для непосредственного воздействия на очаг. Изоляция как способ тушения пожара является крайней мерой, так как в условиях нарушенных горных пород и высокой газопроницаемости изоляционных сооружений практически нельзя достичь полной герметизации участка, сроки остывания горного массива длятся от нескольких месяцев до нескольких лет, на газовых шахтах изоляция пожара небезопасна, вследствие возможности взрыва метана и пожарных газов. Поэтому изоляция пожара, как правило, является предварительным этапом комбинированных способов тушения пожара, когда степень герметизации изолированного пространства играет меньшую роль, чем только при изоляции.

Комбинированные способы заключаются в сочетании предварительной изоляции очага пожара с последующим тушением его активным способом. Эти способы применяются в тех случаях, когда пожар распространился на большой площади, подступы к нему затруднены из-за высокой температуры и на месте отсутствует достаточное количество огнегасительных средств. Для прекращения развития пожара возводят на доступном от очага расстоянии парные временные изоляционные перемычки с открывающимися проемами либо закрывают пожарные двери. После частичного затухания пожара, последовательно путем шлюзования через проемы парных перемычек возводят новые перемычки, уменьшая объем изолированных выработок, и ведут тушение пожара по частям подготовленными к этому времени огнегасительными средствами.

К комбинированным способам также следует отнести заполнение изолированного пожарного участка инертными газами или путем заиливания и др.

Тушение пожаров затоплением водой является крайней мерой и оправдано при малых объемах затопления, возведения небольшого числа водоупорных перемычек, отсутствия угрозы потери оборудования и др.

Огнегасительные вещества, используемые в настоящее время для тушения пожаров на угольных шахтах, по фазовому состоянию разделяются на жидкости (вода, заиловочная пульпа); сыпучие вещества (химически активные - огнегасительные порошки и инертные - песок и инертная пыль); пены (химические, воздухо-механические, инертные газомеханические); инертные газы и аэрозоли (диоксид углерода, азот, парогазовая смесь и др.).

Соответственно технические средства пожаротушения разделяются на средства водяного, порошкового, пенного, инертизации среды и комбинированного тушения.

По назначению и конструктивному исполнению средства пожаротушения разделяются на огнетушители (ручные, ранцевые, возимые, передвижные), группу мобильных установок и средств (передвижные установки, переносные пеногенераторы и др.) и группу автоматизированных установок и систем пожаротушения.

Кроме разделения указанных средств пожаротушения по классам тушения пожаров в их классификации следует также различать средства первичного пожаротушения, средства предназначенные для тушения развитых пожаров и по их характеру воздействия на очаг пожара (непосредственное, дистанционное, дистанционного объемного тушения), а также длительности действия огнетушащего заряда, массе, габаритам и др.

Следует также различать средства пожаротушения эксплуатируемые шахтой и находящиеся только на оснащении ГВГСС.

Вода, обладая высокими огнегасительными свойствами и возможностью воздействия на очаг пожара в виде компактной струи, распыленном состоянии, в составе парогазовой смеси и из-за других преимуществ получила самое широкое распространение в средствах водяного пожаротушения.

Огнегасительные свойства воды заключаются в следующем: за счет напора водяной струи механически сбивается пламя с горящих предметов; высокая теплоемкость воды позволяет охлаждать горящую поверхность ниже температуры, необходимой для поддержания горения; смачивая смежные с горящей поверхностью участки и предметы, вода предотвращает распространение горения; образующийся водяной пар уменьшает содержание кислорода в зоне горения.

Водой нельзя тушить электрооборудование, находящееся под напряжением, вещества взаимодействующие с водой (карбид, щелочные металлы и др.), неэффективно тушение горящих легко воспламеняющихся жидкостей и горящего метана. При тушении сильно развитых пожаров не с периферийных участков с относительно низкими значениями температуры, а с эпицентра горения возникает опасность взрыва, так как при температуре 1000-1200 °С молекулы воды разлагаются на атомарный водород и кислород с образованием взрывоопасной перекиси водорода Н₂О₂.

Пожаротушащий эффект огнегасительных порошков обеспечивается за счет изоляции твердых горящих поверхностей и жидкостей от доступа кислорода вследствие образования вязкой полимерной пленки на границе раздела фаз; прекращения цепных реакций горения из-за ингибирующего влияния на активные центры пламени; охлаждения зоны горения из-за затрат теплоты на нагревание частиц порошка, их плавление, частичное испарение и химическое разложение. В средствах пожаротушения применяют порошки ПСБ, П-1А (размер частиц 80-90 мк), тонкодиссперсный порошок П-2АП (размер частиц 40-50мк) и субтонкодисперсный порошок П-2АП (размер частиц 5-10 мк). Средства порошкового тушения применяются при горении деревянной крепи, конвейерной ленты, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, угля, метана и электрооборудования, находящегося под напряжением. Ограничением применения средств порошкового тушения является недостаточная эффективность тушения твердых материалов, в частности, конвейерных лент, находящихся в стадии тления.

Пены по способу образования и составу газовой фазы разделяются на воздушно-механические и инертные химические, азотно-механические и др. Пены характеризуются показателями кратности и устойчивости. Кратность пены представляет собой количество объемов пены, образующейся из единицы объема раствора пенообразователя. Различают пену низкой (50), средней (50-300) и высокой (300-1000) кратности. Устойчивость пены для целей пожаротушения обычно не превышает 2 ч и зависит от содержания пенообразователя, температуры стенок выработки, жесткости воды, скорости воздуха и др. Пена блокирует доступ воздуха и оказывает охлаждающий эффект на горящие материалы и стенки горных выработок. В отличие от воды пеной эффективно можно тушить легко воспламеняющие жидкости. Ввиду высокой проникающей способности пена может подаваться в труднодоступные места. По характеру воздействия пену можно отнести к пожаротушащим веществам дистанционного объемного тушения. Из-за электропроводности пены запрещается ее применение для тушения горящего электрооборудования под напряжением.

Химические пены образуются при взаимодействии растворов кислот и щелочей в присутствии пенообразователя. Химическая пена состоит из множества мелких пузырьков, заполненных инертным углекислым газом, и имеет следующий состав: 80% - СО₂, 19% - Н₂О, 0,3% - пенообразующее вещество.

Образование воздушно-механической пены осуществляется в пеногенераторе путем продувки через сетку воздуха (сжатого, с помощью вентилятора или за счет эжекции) и мелко распыленного раствора пенообразователя ПО-1. Размер пузырьков (дисперсность пены) зависит от размеров ячеек сетки, числа сеток и скорости воздуха. Недостатком воздушно-механической пены является то, что пузырьки пены являются носителями кислорода поддерживающего горение. Поэтому для ускорения тушения труднодоступных очагов горения применяют газо-механическую инертную пену, получаемую при использовании газообразного или жидкого азота с помощью распылителя специальных устройств.

Инертные газы и аэрозоли, к числу которых относятся углекислый газ, азот, парогазовая смесь и др., попадая в зону горения, снижают концентрацию кислорода. При тушении подземных пожаров инертизация среды выработок позволяет решить две задачи: предотвратить образование взрывоопасных концентраций метановоздушной смеси и снизить активность горения вплоть до его прекращения. Опасность взрыва устраняется при снижении объемной доли кислорода в воздухе до 10%, пламенное горение прекращается при 8%, а тление - при 2% кислорода. Критерием инертизации среды является достижение требуемой безопасной доли кислорода

где С_ин - объемная доля кислорода в подаваемом инертном газе или аэрозоле, %; С_тр -требующаяся доля кислорода в инертизируемой среде, %; Q_ин - расход подаваемого инертного газа или аэрозоля, м³/мин; Q_а - количество свежего атмосферного воздуха, проходящего по инертизируемой выработке, м³/мин (складывается из утечек воздуха через неплотности в изолируемых перемычках и через вентиляционные проемы в них); Q_min - минимально допустимое количество смеси (воздуха и газа или аэрозоля) из условия образования недопустимых концентраций метана, м³/мин.

Инертизация может быть объемной и локальной. При объемной инертизации воздух всех выработок аварийного участка замещается инертным газом. При локальной - инертный газ подается непосредственно в зону горения без изменения состояния проветривания аварийного участка.

По результатам исследований Булгакова Ю.Ф. при комбинированном применении огнегасительных веществ определенного состава в смеси или при их раздельном воздействии на очаг горения достигается значительно более высокая эффективность тушения пожара, а для отдельных сочетаний веществ расширяется область применения по классам пожаров созданных на их основе средств пожаротушения. В созданных средствах пожаротушения комбинированного действия применяют аэрозольно-порошковые и аэрозольно-пенные составы и раздельную подачу к очагу пожара порошка и воздухо-механической пены. Инертный аэрозоль является продуктом сгорания газогенерирующего заряда и в качестве огнегасительного вещества в аэрозольно-порошковых средствах выполняет также функцию энергоносителя порошка, а в аэрозольно-пенных - образователя и энергоносителя пены. В порошково-пенных средствах пожаротушения энергоносителем и образователем пены является сжатый воздух.

Средства тушения пожаров водой, прежде всего, относятся к первичным средствам пожаротушения. Для подключения средств водяного пожаротушения к пожарным кранам на пожарно-оросительном трубопроводе применяют пожарные напорные рукава и рукавные переходы с пожарными гайками Богданова (рис.20.6).

Рисунок 20.6 - Переход с пожарными гайками Богданова

В практике пожаротушения приме-няются прорезинен-ные, льняные нормальные и льняные усиленные пожарные рукава диаметром 51, 66 и 77 мм стандартной длиной 20 м. Пожарные рукава рассчитаны на рабочее гидравлическое давление до 1,6 МПа (16 кгс/см²), что и определяет требование к верхнему значению нормируемого давления на выходе из пожарного крана - 1,5 МПа (15 кгс/см²)[1].